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통합재료역학 동영상

통합재료역학


강좌 소개

수업내용/목표

평형상태의 힘이 고체(변형이 가능한 재료)에 가해졌을 때, 그 재료의 변형에 대해 연구하는 학문인 고체역학의 3가지 개념을 이해하고 설명할 수 있다.
① 힘 : 물체 외부에 가해지는 외력과 물체 내부에 존재하는 내력으로 분류한다. 일반적으로 힘은 직진력(force)과 회전력(moment)을 포함한다. 고체역학에서는 물체에 가해지는 힘이 평형상태에 있기 위한 조건을 유도한다.
② 고체(재료) : 재료의 물성치에 대한 정의를 유도한다. 물성치는 내력과 변형률의 관계식으로 나타낼 수 있다.
③ 변형 : 물체 내부에 존재하는 내력에 의하여 물체가 변형하며 그 변형은 변형조건을 만족시켜야 한다. 고체역학에서는 변형(률)에 대한 정의를 유도한다.

예시 영상(1주차 1차시)

강좌 운영 계획

주차별 학습 내용

주차

주차명

차시

차시명

학습요소

담당교수

1

Basics of

mechanics

1-1

Overall Structure of Mechanics 1

강의영상

퀴즈

박성진

1-2

Overall Structure of Mechanics 2

강의영상

퀴즈

1-3

Notation for Physical Quantities

강의영상

퀴즈

1-4

Thermodynamics 1

강의영상

퀴즈

1-5

Thermodynamics 2

강의영상

퀴즈, 에세이

2

Statics1

2-1

Introduction

강의영상

퀴즈

박성진

2-2

Statics of Particles

강의영상

퀴즈

2-3

Statics of Rigid Bodies 1

강의영상

퀴즈

2-4

Statics of Rigid Bodies 2

강의영상

퀴즈

3

Statics2

3-1

Centroids and Moments of Inertia for Distribution Forces 1

강의영상

퀴즈

박성진

3-2

Centroids and Moments of Inertia for Distribution Forces 2

강의영상

퀴즈

3-3

Analysis of Structures 1

강의영상

퀴즈

3-4

Analysis of Structures 2

강의영상

퀴즈

4

Statics3

4-1

Friction 1

강의영상

퀴즈

박성진

4-2

Friction 2

강의영상

퀴즈

4-3

Energy Method 1

강의영상

퀴즈

4-4

Energy Method 2

강의영상

퀴즈

5

Structures and Mechanics

5-1

Short Introduction to Mechanics

강의영상

퀴즈

강건욱

5-2

Force and Moment

강의영상

퀴즈

5-3

Force-Couple System

강의영상

퀴즈

6

Equilibrium, Stress and Strain

6-1

Equilibrium, Stress and Structures

강의영상

퀴즈

강건욱

6-2

Stress

강의영상

퀴즈

6-3

Strain

강의영상

퀴즈

7

Mechanical Properties and Behaviors

7-1

Mechanical Properties of Materials

강의영상

퀴즈

강건욱

7-2

Mechanical Behavior of Materials

강의영상

퀴즈

7-3

Mechanical Behavior of Materials

강의영상

퀴즈

8

External Load

8-1

Axial Load

강의영상

-

강건욱

8-2

Axial Load II

강의영상

퀴즈

8-3

Torsion

강의영상

퀴즈

8-4

Torsion II

강의영상

퀴즈

중간고사

9

External Load

9-1

Bending

강의영상

퀴즈

강건욱

 

9-2

Bending II

강의영상

퀴즈

9-3

Bending III

강의영상

퀴즈

9-4

Shear

강의영상

퀴즈

9-5

Shear II

강의영상

퀴즈

10

Stress Transformation

10-1

응력변환식

강의영상

퀴즈

강건욱

10-2

Principal stress

강의영상

퀴즈

10-3

Mohr’s circle

강의영상

퀴즈

10-4

변형변환식

강의영상

퀴즈

10-5

주변형

강의영상

퀴즈

Material Behavior

10-6

Stress-strain relationship

강의영상

퀴즈

10-7

Failure Theory

강의영상

퀴즈

강건욱

11

Machine

Elements1

11-1

Introduction

강의영상

퀴즈

박성진

11-2

Design of Shaft

강의영상

퀴즈

11-3

Design of Nonpermanent Joint: Screw

강의영상

퀴즈

12

Machine

Elements2

12-1

Design of Permanent Joints:

Welding

강의영상

퀴즈

박성진

12-2

Design of Mechanical Springs

강의영상

퀴즈

13

Machine

Elements3

13-1

Design of Bearing 1

강의영상

퀴즈

박성진

13-2

Design of Bearing 2

강의영상

퀴즈

14

Machine

Elements4

14-1

Design of Gear 1

강의영상

퀴즈

박성진

14-2

Design of Gear 2

강의영상

퀴즈

박성진

15

Machine

Elements5

15-1

Design of Clutches and Brakes

강의영상

퀴즈

15-2

Design of Flywheels

강의영상

퀴즈

15-3

Design of Flexible Mechanical Elements

강의영상

퀴즈

16

기말고사

과제


주차별 학습 목표

주차별 학습 목표

주차

학습목표

1

기계공학의 가장 기본적인 12개의 공식과 미지수에 대해서 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 고체, , ·유체역학이 결국 하나의 기계공학 시스템 내에서 이루어진다는 것을 이해하고, 이러한 개념들을 기반으로 기계공학 전반에 대해 거시적인 관점에서 설명할 수 있다.

2

여러 가지 물체를 절점 하나로 단순화하여, 그 절점에 대한 힘과 모멘트의 작용 그리고 작용한 모멘트를 분석할 수 있다. 뿐만 아니라 물체를 절점이 아닌 강체 자체로 판단하고 그에 따라 힘을 분석할 수 있다.

3

강체에 집중하중이 가해졌을 때와 분포하중이 가해졌을 때, 이를 구별하는 방법에 대해서 이해하고, 해석할 수 있다. 물체에 하중이 가해졌을 때 이를 효과적으로 분해하고 해석할 수 있다.

4

중요한 외력 중 하나인 마찰의 개념과 종류 그리고 각 마찰을 해석할 수 있다. 단순한 평면에서부터 경사로까지 다양한 마찰의 상황을 직접 확인하고, 알맞은 공식을 적용하여 주어진 문제를 해결할 수 있다.

5

1

역학에 대한 간략한 설명과 역학의 발전에 공헌한 역사적인 인물들에 대한 소개를 통하여 역학이란 학문적 분야에 대해 친숙해진다.

2

역학에서 힘을 어떻게 정의하는지 이해하고, 힘을 특징짓는 요소와 힘을 어떻게 표현하는지를 배운다.

3

모멘트(moment)와 커플(couple)의 차이를 이해하고, 강체에 가해진 외력을 임의의 힘-커플 시스템으로 구성할 수 있다.

6

1

정적 평형을 이해하고, 정적 평형식을 이용하여 구조물에 대한 힘 해석을 수행할 수 있다.

2

응력(stress)의 정의 및 성분(component)을 이해하고, 평형식에 따라 독립적인 성분의 개수를 파악할 수 있다.

3

변형율(strain)의 정의 및 성분에 대해 배우고, 수직 성분(normal component)와 전단 성분 (shear component)이 각각 재료의 부피 변화와 형상 변화에 기인함을 이해한다.

7

1

재료의 기계적 물성을 측정하는 대표적인 시험 중 하나인 단축인장 실험을 파악하고, 실험으로부터 얻어진 응력-변형율 곡선으로부터 재료의 기본적인 기계적 거동을 파악할 수 있다.

2

연성재료(ductile material)에서 항복점 이후 나타나는 소성 변형의 기작을 원자 수준에서 파악하고, 탄성변형과 달리 비가역적인 거동이 나타나는 이유를 설명할 수 있다.

3

재료의 변형시 내부에 축적되는 변형 에너지(strain energy)의 개념을 이해하고, 이로부터 취성/전성 재료의 차이점을 재료의 인성(toughness) 관점에서 설명할 수 있다.

8

1

보가 축하중(axial loading)을 받을 시 발생하는 수직응력과 수직변형율을 기술할 수 있고, 보의 탄성 변위(elastic displacement)를 보의 단면적과 탄성물성, 외부 하중으로 나타낼 수 있다.

2

축하중을 받는 보의 부정정 문제를 적합 조건을 활용하여 풀 수 있다. 열응력과 잔류 응력의 개념을 이해하고 관련 공학적 문제를 해결할 수 있다.

3

보가 비틀림하중(torsion)을 받을 시 보의 단면에 발생하는 전단 응력과 전단 변형율을 기술할 수 있다.

4

비틀림하중(torsion)을 받는 보가 탄성 변형시 발생하는 비틀릭 각도 (angle of twist)를 극관성모멘트(polar moment of inertia), 전단계수, 외부 토크(torque)로 나타낼 수 있다.

9

1

보가 굽힘하중(bending)을 받을 시 보의 단면에 발생하는 수직응력과 수직변형율을 기술할 수 있다.

2

transformed section method를 적용하여 복합재 보의 굽힘하중 문제를 풀수 있다. 곡선보(curved beam)가 굽힘하중을 받을 때, 단면에 발생하는 응력의 분포를 나타낼 수 있다.

3

비탄성 굽힘 하중을 받는 보의 내부에 발생하는 잔류응력을 구할 수 있다.

4

전단하중을 받는 보의 단면에 발생하는 전단응력을 기술할 수 있다.

5

전단하중을 받는 보의 단면에 발생하는 전단유동(shear flow)을 구할 수 있다.

10

1

평면응력 상태를 이해하고, 응력변환식을 활용하여 동일한 응력 상태를 임의의 좌표계에서 표현할 수 있다.

2

주응력/최대 전단 응력의 개념을 이해하고 응력변환식을 이용하여 구할 수 있다.

3

모어 원 (Mohr's circle)을 이용하여 응력변환을 수행할 수 있고, 모어 원 상에서 주응력과 최대 전단 응력을 찾을 수 있다.

4

평면변형율 상태를 이해하고, 변형율 변환식을 활용하여 동일한 변형률 상태를 임의의 좌표계에서 표현할 수 있다.

5

모어 원 (Mohr's circle)을 이용하여 변형율 변환을 수행할 수 있고, 모어 원 상에서 주변형율과 최대 전단 변형율을 찾을 수 있다.

6

일반화된 훅의 법칙을 배우고, 선형 탄성 거동하는 등방성 재료의 경우 탄성 물성 계수간에 관계식이 존재하며 독립적인 물성 계수의 수는 2개임을 이해한다.

7

취성/전성 재료 거동 특성에 맞추어 적절한 파손 이론을 적용할 수 있고, 이를 통하여 재료의 파손을 예측할 수 있다.

11

기계요소를 설계할 때 주의할 점이 무엇인지 이해하고, 1주차와 5주차에서처럼 기계요소설계라는 학문이 세워지기 위해서 필요한 여러 가지 가정과 가설을 설명할 수 있다. 여러 가지 부품을 설계할 때 설계의 큰 틀에 대해서 확인할 점을 파악하여, 설계할 수 있다.

12

여러 가지 기계부품을 연결해주는 결합부 중 비영구 결합인 Screw의 개념과 원리, 그리고 그 안에 사용되는 수식을 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 이번 주차를 통해서 Screw가 언제 필요한지와 어떤 Screw를 써야 좋은 설계인지를 이해하고, 설명할 수 있다.

13

베어링의 개념과 베어링이 사용될 때 주의해야 할 힘과 변형에 대해서 이해하고, 설명할 수 있다. 여러 가지 베어링의 종류에 대해서 이해하여, 실제 베어링을 설계할 때 주의할 점들에 대해서 설명할 수 있다.

14

주요 기계부품 중 하나인 기어에 대해서 이해하고, 기어의 가장 기본적인 형태와 주로 사용되는 기어에 대해 설명할 수 있다. 기어를 설계할 때 고려해야 하는 기어의 크기에 대해서 설명할 수 있다. 그리고 기어를 분석하기 위해서 사용되는 공식을 이해하고, 주어진 문제를 해결할 수 있다. 기어가 생기게 된 배경과 여러 가지 종류의 기어가 어느 곳에 사용되는지 이해하고, 설계할 때 주의해야 할 부분을 설명할 수 있다. 각 기계장치에 사용되는 기어와 선정 방법에 대해서 이해하고, 특성에 따라 적절한 활용법을 설명할 수 있다.

15

자동차, 컨베이어벨트 등에서 주로 사용되는 클러치, 브레이크, 플라이휠의 다양한 종류에 대해서 알아보고 기계부품을 직접 결합할 수 있다. 실제 부품을 설계할 때 위의 부품을 어떻게 선정해야 하는지 설명할 수 있다.

강좌운영팀 소개

교수자

박성진 교수 사진
박성진 교수

□ 인적사항

○ 성 명 : 박성진
○ 소 속 : 포항공과대학교 기계공학과
○ E-mail : sjpark87@postech.ac.kr

□ 학력

○ 1987~1991 포항공과대학교 기계공학과 학사
○ 1991~1993 포항공과대학교 기계공학과 석사
○ 1993~1996 포항공과대학교 기계공학과 박사

□ 경력

○ 1996~2000 - LG전자 생산기술원 선임연구원
○ 2001~2009 - (주)쎄타텍 CTO
○ 2001~2005 - 미국 펜실베니아주립대학교 연구원
○ 2005~2009 - 미국 미시시피주립대학교 연구교수
○ 2009~현재 - 포항공과대학교 기계공학과 교수

□ 주요업적 및 수상경력

○ 논문 165, 학회발표 376, 저서 13, 특허 7
○ 젊은 남고석좌교수 (2011~2014)
○ 국제분말야금학회 최고논문상 (2007-2008)

□ 연구분야

○ 분말공정, 컴퓨터모사, 인공지능
○ 산학협력, 창업생태계 (산학처장, 포스텍기술지주회사 대표이사)
강건욱 교수 사진
강건욱 교수

□ 인적사항

○ 성 명 : 강건욱
○ 소 속 : 연세대학교 기계공학과
○ E-mail : kwkang75@yonsei.ac.kr

□ 학력

○ 1994~2001 포항공과대학교 기계공학과 학사
○ 2002~2004 스탠포드대학교(Stanford University) 기계공학과 석사
○ 2004~2011 스탠포드대학교(Stanford University) 기계공학과 박사

□ 경력

○ 2011~2013 - 미 로스 알라모스 국립연구소 (Los Alamos National Lab.)
박사후 연구원
○ 2013~현재 - 연세대학교 기계공학과 교수

□ 주요업적 및 수상경력

○ 논문 30여 편
○ 한국전산구조공학회 미래기술상 (2017)
○ Asia-Pacific Association for Computational Mechanics Young
Investigators Award (2016)
○ 대한기계학회 CAE 및 응용역학 부문 젊은 연구자상 (2015)
○ 연세대학교 우수강의 교수상 (2014)

□ 연구분야

○ 분자동역학, 소성거동, 전산재료
○ 극한환경 재료거동

강좌지원팀

송기웅 조교 사진
송기웅 조교

□ 인적사항

○ 성 명 : 송기웅
○ 소 속 : 포항공과대학교 기계공학과
○ E-mail : gwsong93@postech.ac.kr

강좌 수강 정보

이수/평가 정보

이수/평가 정보
과제명 퀴즈 중간고사 기말고사
반영비율 40% 30% 30%

※ 총 60% 이상 점수 획득 시, 이수증을 발급받을 수 있습니다.

강좌 수준 및 선수요건

학부생

교재 및 참고문헌

- Vector mechanics for engineers statics 11th edition beer
- Mechanics of Materials, 7th Edition
- Shigley's Mechanical Engineering Design 10th edition74

자주 묻는 질문

고체역학이란 무엇인가요?

고체역학은 유체역학과 달리 고체에 작용하는 응력과 그에 따른 변형에 관여하는 물리적 현상을 연구하는 학문입니다.

고체역학수업을 들으면 어떤 일을 할 수 있나요?

고체역학은 기계공학에서 가장 중요한 분석대상 중 하나인 힘과 재료에 대해서 분석하기 때문에 변형되는 재료를 분석할 수 있게 됩니다.

  1. 분야

    공학
    (기계ㆍ금속)
  2. 강좌를 개발하고 운영하는 기관입니다. 컨소시엄으로 운영 시, 대표기관의 명칭이 나타납니다

    운영기관

    포항공과대학교
  3. 강좌의 구성 주차 수를 의미합니다. (강좌를 충실히 학습하기 위해 필요한 주당 학습시간을 의미합니다.)

    주차
    (주간 학습권장시간)

    15주
    (주당 03시간 00분)
  4. 본 강좌 이수자에게 인정되는 학습시간으로 해당 강좌의 동영상, 과제, 시험, 퀴즈, 토론 등의 시간을 포함합니다. (강의 내용과 관련된 동영상 재생 시간의 총 합계입니다.)

    학습인정시간
    (총 동영상시간)

    45시간 00분
    (11시간 20분)
  5. 수강신청이 가능한 기간으로 해당 기간 내에만 수강신청이 가능합니다.

    수강 신청 기간

    2018.12.12 ~ 2019.01.28
  6. 강좌가 운영되고 교수지원이 이루어지는 기간입니다. 이수증은 강좌운영기간이 종료된 이후에 발급받을 수 있습니다.

    강좌 운영 기간

    2018.12.17 ~ 2019.02.04